气候变化对建筑工程的影响

气候变化对建筑工程的影响

一、气候变化对建筑材料的影响

1.1温度对混凝土材料性能的影响

温度升高会加快水化反应，促动混凝土早期强度的形成，但温度升高

也会造成水分的蒸发加快，能够利用的水分减少，从而延缓水化反应，对混凝土后期强度形成不利。混凝土表面温度会高于大气温度很多，

温度升高时前期强度没有太大变化，但当经过一段时间后其抗压强度

会明显降低，这是因为水分的蒸发，骨料和水泥性质发生变化，骨料

和砂浆之间的粘结力降低造成的。

1.2湿度对混凝土材料性能的影响

湿度变化会导致混凝土内部含水率的改变，从而改变混凝土的力学性能。混凝土含水率过大，则抗压强度和环压抗拉强度会减小，对劈裂

强度的影响较小。干燥混凝土其抗压强度和劈裂抗拉强度会显著增加，但其环压抗拉强度下降很多。

1.3其他气候因素对建筑材料的影响

几乎所有的气候因素都不同水准的对建筑材料有所影响，例如紫外线

会加快建筑材料中聚合物的降解速率，减少使用寿命，降雨、高温和

强烈的日照、二氧化碳浓度会影响塑料、石材、金属、砖瓦和木材等

建筑材料。

二、气候变化对建筑结构的影响

2.1气候变化对建筑基础的影响

气候改变会改变地表蒸发和植物蒸腾的作用，从而导致土壤含水量的

变化，降雨和大风会对土壤造成冲蚀和风化，给建筑物基础带来危害，在基础较浅的建筑基础中更为严重。例如干缩湿胀会导致地基的隆起，

基础产生位移，进一步增大建筑结构的变形和沉降，主体结构出现开裂。长期降雨情况下，雨水浸入到基础下部会破坏承载土层强度。

2.2气候变化对上部结构的影响

风荷载对建筑物的影响，风荷载是以长期的历史风速记录和较为安全

的系数确定的，在世界气候变暖的情况下，大风的频率和强度都会增加，所以建筑工程设计时要考虑增大风荷载的安全系数。暴雨对建筑

结构墙壁的裂缝会产生渗透作用，降低墙体的保温性能，严重时出现

变形和裂缝，影响建筑物美观，造成安全隐患。暴雨的频率增加也会

造成洪流灾害的发生，对建筑物的结构是更大的考验，暴雨还会加快

结构的风化作用，所以要增大结构的维护力度，在门、窗等节点处要

做好密封工作。洪水和暴雪作用，洪水能够直接冲击建筑结构，可能

造成地基掏空、基础下沉，甚至出现墙体倒塌。洪水长期的浸泡也会

对结构材料和地基承载力产生很大的影响。建筑物内的装饰、抹灰等

也会破坏。暴雪对建筑物的影响主要是长期的雪荷载超过了设计要求，对建筑物带来损害。

三、气候变化对混凝土结构性能的影响

3.1气候变化对混凝土构件承载力的影响

混凝土材料的抗压和抗弯承载力和材料强度有很大的关系，而频繁的

极端气候会造成混凝土材料的强度产生退化。混凝土材料的徐变变形下，挠度持续增加，减小其抗弯承载力。

3.2气候变化对混凝土结构耐久性的影响

环境温度会影响混凝土碳化的速度，在温度升高时，二氧化碳的扩散

速度会提升，碳化的化学反应速度也相对应提升。环境温度也会加快

对钢筋的锈蚀作用。相对湿度对混凝土耐久性的影响为当湿度过低时，二氧化碳的扩散速度会增快，但因为缺少碳化反应的液相环境，碳化

反应会相对降低；湿度过高时孔隙内水分饱和，二氧化碳扩散速度慢，所以碳化速度和湿度成抛物线关系，当湿度为50%时，碳化速度最快。

环境湿度对钢筋锈蚀的影响为湿度越大，钢筋腐蚀越快。湿度对混凝

土耐久性的影响非常重要，干燥条件下养护会造成很大的强度损失，

养护湿度越低，抗冻性就越差。二氧化碳对耐久性的影响主要表现在

加快化学反应的速度，碳化速度和二氧化碳的浓度的平方根成正比。

风会对混凝土的保护层造成风化剥落，加速混凝土碳化和内部钢筋锈蚀。直接受到风影响的结构碳化速度是间接受到影响结构的1.15倍。

3.3气候变化对混凝土结构变形的影响

气候变化引起的混凝土强度、弹性模量和相对湿度的变化都会造成混

凝土变形。混凝土变形由弹性变形、徐变组成。弹性变形受弹性模量

的影响，徐变受湿度的影响。挠度过大时会产生梁体开裂，降低结构

刚度。

四、气候变化背景下应该展开的工作

建筑标准上应该修正结构荷载规范，根据风、雨、雪的情况调整各项

安全系数；建筑地基基础设计规范中要考虑气温和湿度变化对土壤的

影响，要根据气候变化因素修正地基规范中的设计方法，增大安全系数；节能上要增强各个环节的管理，修改节能标准对建筑性能的要求；做好防洪预案。材料上考虑混凝土材料的耐久性问题，研究高低温条

件小材料的力学性能，不同含水率对材料性能的影响等。增强对建筑

工程结构安全性分析和可靠度分析。

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